機(jī)體90%以上的感染發(fā)生在黏膜或由黏膜入侵,為了防止感染,誘導(dǎo)黏膜表面產(chǎn)生分泌型IgA抗體(sIgA)是非常重要的。sIgA可以阻止微生物在黏膜上皮層駐扎繁殖,禁止它們進(jìn)入上皮層,而大多數(shù)的皮下或肌注給藥方式的疫苗通常無法誘導(dǎo)黏膜sIgA抗體的產(chǎn)生,因而,通過黏膜表面接種疫苗發(fā)揮重要作用。黏膜免疫的途徑有很多,除口服接種外,還可以鼻腔接種、氣溶膠吸入接種、結(jié)膜接種、陰道接種、直腸接種等等,但在應(yīng)用中都存在難點(diǎn)。一般認(rèn)為,經(jīng)口和經(jīng)鼻免疫才是切實(shí)可行的。
口服疫苗優(yōu)越性諸多
疫苗的口服接種與傳統(tǒng)的注射接種方法相比具有許多吸引人的優(yōu)點(diǎn),包括:可避免注射引起的疼痛和不適,也可避免使用針頭和針筒,減少了污染的可能性;模仿自然感染途徑,能夠保證大部分黏膜表面區(qū)域接觸疫苗,開發(fā)了由sIgA介導(dǎo)的第一道防線;高效,即能引起黏膜免疫反應(yīng),也能引起系統(tǒng)免疫反應(yīng);可覆蓋大量人群,特別適合年長者和嬰兒,因?yàn)轲つっ庖卟⒉皇芘c年齡相關(guān)的機(jī)能障礙的影響,而嬰兒黏膜免疫系統(tǒng)的發(fā)育要早于全身免疫;其抗原提純的要求相對不高,無需在極其嚴(yán)格的條件下生產(chǎn),成本較低,可相對減少因所需的抗原量增多而需要的費(fèi)用;口服疫苗也能誘導(dǎo)全身耐受性,抵抗特異T細(xì)胞介導(dǎo)的遲發(fā)性炎癥反應(yīng),為口服抗炎疫苗的研究提供了新前景。另外,口服疫苗還有可能用于防治自身免疫反應(yīng)和過敏反應(yīng),使用還方便。
綜合考慮選擇載體材料
盡管口服免疫具有許多優(yōu)點(diǎn),但是,并非所有的病原微生物都可以被成功地減毒以用來開發(fā)口服疫苗,而且一些微生物很難或是根本無法在黏膜表面存活。特別是通過重組DNA技術(shù)和化學(xué)合成抗原與多肽這一類新一代的疫苗,雖然限制和避免了傳統(tǒng)疫苗常有的副作用,但其具有免疫原性差、在低pH和腸道酶作用下會(huì)發(fā)生降解、口服吸收率低、單獨(dú)使用無法產(chǎn)生有效的免疫保護(hù)反應(yīng)等缺點(diǎn)。因此,開發(fā)適用于不同抗原的口服疫苗傳遞系統(tǒng)(OVDS)是非常必要的。OVDS最有潛力的方法是將抗原包裹于微?;蚣{米粒載體中。應(yīng)用微粒載體投遞抗原時(shí),具有保護(hù)抗原、提高抗原靶向性、長效緩釋、可減少多次接種抗原所需量從而降低抗原對生物體的毒副作用等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用微粒載體制備OVDS的研究,已越來越引起研究者的關(guān)注。
基于安全的原因,使用減毒或基因修飾過的細(xì)菌或微生物為載體是不可取的,而使用無生命的聚合物制備OVDS則較為理想。通過近20年聚合物微粒疫苗的研究,發(fā)現(xiàn)投遞疫苗的微粒載體材料,一般選擇可生物降解、毒性小的天然高分子聚合物或合成高分子聚合物。天然高分子聚合物主要有淀粉、海藻酸鹽(通常需要Ca2+等多價(jià)離子交聯(lián))、脫乙酰殼聚糖(CS)、膠原(明膠)等;合成高分子聚合物主要有聚酯類、水凝膠、聚酸酐、聚原酸酯、聚亞氨基碳酸酯、聚己內(nèi)酯、聚氨基酸等,其中用于OVDS最多的載體是聚酯類的聚乳酸(PLA)和乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)。
在選擇微粒的載體材料時(shí)主要應(yīng)考慮載體的毒性、刺激性、過敏性,以及是否可生物降解。使用天然高分子聚合物的優(yōu)點(diǎn)是:價(jià)格低廉、生物相容,且是水溶性的;缺點(diǎn)是:天然高分子聚合物中通常存在外來的污染物,批間的質(zhì)量差異大,疏水性差。相反,合成的高分子聚合物重現(xiàn)性好,制得的聚合物可以具有理想的降解速度及分子量和聚合物組成;但是由于它們的水溶性差,僅溶于有機(jī)溶劑,因此不適用于活菌株或病毒類的抗原。
摸索方法改善吸收
雖然已經(jīng)證實(shí)口服納米粒或微米粒后可被胃腸道吸收,但通常僅有不到1%的微粒能被吸收,如此低的吸收率是開發(fā)微粒型OVDS的最大障礙。各國的研究人員為提高微粒的吸收率嘗試了使用靶向傳遞系統(tǒng)和黏膜黏附傳遞系統(tǒng)等方法。
靶向傳遞系統(tǒng)。1989年P(guān)appo制得一種可識(shí)別兔M細(xì)胞的單克隆抗體,將此抗體吸附于聚苯乙烯微粒(1微米)上,口服后發(fā)現(xiàn)PP結(jié)中的微粒量增加了3倍以上。另外,采用西紅柿凝聚素(tomatolectin)或ulexeuropaeus agglutininⅠ(UEAⅠ)對微粒的表面進(jìn)行修飾后,也可使微粒定位于M細(xì)胞,從而提高了其吸收率。但需要指出的是,這些實(shí)驗(yàn)都是在動(dòng)物體內(nèi)進(jìn)行的,是否同樣適用于人體還不清楚,因?yàn)閷τ谌梭w胃腸道的表面性質(zhì)很多仍然是未知的。
黏膜黏附傳遞系統(tǒng)。采用黏膜黏附型聚合物制備的微粒,口服后可黏附在腸黏膜層上,從而延長微粒在胃腸道的駐留時(shí)間。國外科研人員發(fā)現(xiàn),用聚富馬酸-癸二酸酐(P(FA∶SA))制得的聚合物微球可生物黏附于腸上皮細(xì)胞,口服17小時(shí)后,仍有53.93%的P(FA∶SA)20∶80微球停留在胃腸道中。海藻酸鈉、CS也被證明是一種很好的生物黏附劑。另有人用CS對破傷風(fēng)毒素的PLGA納米粒進(jìn)行包衣,包衣和未包衣的納米粒用125I標(biāo)記后口服,然后測定血中的放射水平,結(jié)果發(fā)現(xiàn)CS包衣納米粒的吸收顯著高于未包衣納米粒,分析這是由于CS的生物黏附性和可以提高大分子物質(zhì)穿透性的結(jié)果。這種黏附體系是通過與黏蛋白發(fā)生作用而與腸黏膜層結(jié)合的,但它們的轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間是由黏膜層的生理代謝時(shí)間測得的,這一缺陷使得研究人員對黏附性微粒的應(yīng)用表示擔(dān)憂,因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下黏蛋白的代謝時(shí)間比正常的腸轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間長不了多少。另外,食物以及腸內(nèi)其他組分的影響可能會(huì)顯著降低黏附體系的有效性。
問題尚存亟待解決
疫苗口服接種與傳統(tǒng)的注射接種方法相比具有很多優(yōu)點(diǎn),是一種非常理想的免疫方法,特別適用于那些通過黏膜感染的病原體。但我們必須看到,其仍存在許多極具挑戰(zhàn)性的難題:如口服疫苗在腸道的吸收率有限,因此如何提高抗原微粒的吸收率是一個(gè)關(guān)鍵問題,人們嘗試使用了減小粒徑、對微粒表面進(jìn)行修飾以增加疏水性、連接上靶向性分子、使用生物黏附材料以延長微粒的胃腸道轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間等方法來提高微粒的吸收率,這些方法不少在動(dòng)物體內(nèi)取得了成功,但是否適用于人體還有待于進(jìn)一步的研究。
其次,雖然口服的藥物不要求消毒,但口服疫苗必須進(jìn)行消毒,用于消毒的γ射線會(huì)使微球的分子量降低,使其降解速度加快,而且有些抗原在γ射線作用下可能會(huì)丟失部分抗原性。
另外,為提高口服疫苗生產(chǎn)、貯存、使用過程中抗原的穩(wěn)定性,還有待于進(jìn)一步開發(fā)新的載體材料。
雖然盡管這些問題都亟須解決,口服黏膜免疫仍然是未來疫苗發(fā)展的一個(gè)重要方向,這項(xiàng)研究工作大有可為。
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